古代温暖化の新しい地図は二酸化炭素に対する強い反応を示しています

中 PNASに発表された研究アリゾナ大学のジェシカ・ティアニー教授と同僚は、5600万年前にパレオセイン・エオシーン・サーマル・マキシマム（PETM）で発生した炭素による温暖化の世界的に完全な地図を作成しました。

PETMは現在、温暖化といくつかの類似点を持っていますが、新しい作業には予期しない結果が含まれています。₂ 当時は、IPCC（気候変動に関する政府間協議体）の現在最高推定値より約2倍強力でした。 しかし、降雨パターンの変化と極地の温暖化増幅は、当時とは非常に異なる世界であったにもかかわらず、現代の傾向と著しく一致していました。

他の世界

PETMの温暖化は地質学的に急速な放出によって引き起こされた。 CO₂主に マグマの痙攣 現在、アイスランドが位置する地球のマントルにあります。 マグマは北大西洋の油が豊富な堆積物に侵入し、COを沸騰させました。₂ とメタン。 すでに暖かくて高いCOが必要でした。₂ 気候を作り、何万年もの間熱くなった。 深海生物 そして いくつかの熱帯植物 絶滅に。 哺乳類は進化した 小さいそして大きい 移行 大陸を横切る。 ワニ、カバのような生き物、 ヤシの木 北極からわずか500マイル離れたところですべて繁栄し、 南極 氷がなかった。

気候が暖かくなるにつれて、科学者たちは ますます過去の気候を見る 洞察を得るには、しかし、温度、COの不確実性のために妨げられます。₂ たとえば、PETMの以前の作業では、8℃〜10℃の温度不確実性がありました。 Tierneyのチームは、不確実性の範囲を2.4°Cに絞り、PETMが5.6°Cまで暖まることを示しました。

Tierneyは、「以前の作業よりも推定値を絞り込むことができました」と述べた。

研究者はまたCOを計算した。₂ 化石プランクトンシェルから測定されたホウ素同位体から派生したPETMの移転とその間のレベル。 彼らはCOを見つけました₂ PETMの直前に約1,120ppmで、最高点で2,020ppmに上昇しました。 比較のため、工業化前のCO₂ ~だった 280ppmそして私たちは現在 418ppm。 チームはこの新しい温度とCOを使用できました。₂ COが2倍になったときに地球がどれだけ暖かくなったかを計算する値₂ 値またはPETMに対する「平衡気候感度」。

高感度

私たちの時代の気候感度に対するIPCCの最高推定値は3℃ですが、大きな不確実性が伴います。 2°〜5°C– 私たちの不完全な知識のため フィードバック 地球システムで。 感度が高いことが判明した場合、所与の量の放出に対してより暖かくなる。 Tierneyの研究によると、PETM気候感度は6.5°Cで、IPCC最高推定値の2倍以上です。

Tierneyは、より高い数字は「あまり驚くべきことではない」と述べた。 初期研究 COに対する地球の反応を示した。₂ 高いCOでより強い₂ 地球の過去のレベル。 私たちの気候感度はそれほど高くはありません。 「明日は6.5℃の気候感度を経験するとは期待していません」とTierneyは説明しました。

しかし、彼らの論文は、我々が継続的にCOを上げると₂ レベル、それはそのCOに対する温度反応をナッツジ₂ より高い。 Tierneyは、「特に温室効果ガスをより多く排出する場合、近い将来に気候感度がある程度増加すると予想することができます」と述べた。

「データ同化」による気候マッピング

新しいより鮮明な絵は、Tierneyのチームが地質学者の永遠の問題を処理した方法で示されています。 地球上のすべての場所に関するデータがあるわけではありません。 PETMの地質データは、その時の堆積物が保存され、アクセス可能な場所に制限されています。 通常、掘削孔または土地炉頭を介して行われます。 に関するすべての結論 グローバル これらのまれなデータポイントで気候を拡大する必要があります。

「本当に難しい問題です」とTierneyは言いました。 「空間的に何が起こっているのか理解したいなら、地質データだけでは理解するのは本当に難しい」 そのため、Tierneyと同僚は天気予報で技術を借りました。 「気象専門家がすることは、天気モデルを実行することです。日が経つにつれて風と気温を測定し、それをモデルに同化させ、次に予測を改善するためにモデルを再実行します。」

彼女のチームは、温度計の代わりに5,600万年の堆積物に保存された微生物とプランクトンの残骸で温度測定値を使用しました。 気象モデルの代わりに、彼らはPETM暖かさの直前とピークの気候をシミュレートするために遺体の地理と氷床のない気候モデルを使用しました。 彼らはCOを変えながらモデルを何度も実行しました。₂ それらの不確実性のためにレベルと地球の軌道構成。 その後、彼らは微生物とプランクトンデータを使用して、データに最適なシミュレーションを選択しました。

「この考えは、モデルシミュレーションが空間的に完全であるという事実を利用することです。 しかし、彼らはモデルなので、彼らが正しいかどうかはわかりません。 データは何が起こったのかを知っていますが、空間的に完全ではありません」とTierneyは説明しました。 「それでそれらを混ぜることで、私たちは両方の世界の利点を得ることができます」

ブレンドされた製品が現実とどれだけうまく一致するかを確認するために、花粉や葉、ブレンディングプロセスに含まれていない場所から派生した独立したデータと比較しました。 Tierneyは、「彼らは本当に本当によく似合っているので、やや慰めになります」と言いました。

「この研究の斬新さは、気候モデルを使用して、PETMの移転と途中でどの気候状態がデータに最も適しているかを厳密に計算し、世界中の気候変動パターンと地球の平均気温変化のより良い見積もりを提供することです. 」 研究に参加していないバーミンガム大学のトム・ダンクレー・ジョーンズ博士は語った。